Die massenspektrometrische Bestimmung der Bildungswärme und die Untersuchung des Verdampungsverhaltens von EuN, BN und AlN

Wu, C.-H.

Book/Report

FZJ-2017-04616

Die massenspektrometrische Bestimmung der Bildungswärme und die Untersuchung des Verdampungsverhaltens von EuN, BN und AlN

Wu, C.-H. (Corresponding author)FZJ*

1971
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag Jülich

Jülich : Kernforschungsanlage Jülich, Verlag, Berichte der Kernforschungsanlage Jülich 739, 60 p. (1971)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/14903

Report No.: Juel-0739-PC

Abstract: Die Messung der Bildungswärme und die Untersuchung des Verdampfungsverhaltens bei hohen Temperaturen von AIN, BN und EuN wurden mit einer neuen massenspektrometrischen Anordnung nach der Knudsen-Effusionsmethode durchgeführt. Die hier angewandte Methode ist bisher die einzige, welche eine massenspektrometrische Bestimmung der Bildungswärme von Nitriden gestattet. Die Materialfrage und die Dimensionierung der Knudsenzelle werden diskutiert. Das benötigte Vakuum betrug während der Messung $2.10^{-8} \thicksim 8.10^{-8}$ Torr. Zur Durchführung des Versuchs war ein Gewicht der Probe je nach Art der Substanz von 20 $\thicksim$ 50 mg notwendig. Die Bestimmung der Temperaturwerte wurde mit Pt/Fh-Thermoelementen und einem optischen Pyrometer vorgenommen. Durch Vorschalten eines Wechselspannungsstabilisators wurde erreicht, daß die Temperatur im Bereich von 1500° bis 1800° K mit einer sehr geringen Abweichung von $\pm$ 0,8° K konstant gehalten werden konnte. Nach langer Beobachtungszeit konnte man folgende gemeinsame Erscheinungen bei der Verdampfung von AIN, BN und EuN im Meßbereich feststellen: bei sämtlichen Versuchen konnten in der Gasphase nur Stickstoff, aber keine Nitride ( AIN (g), BN (g), EuN (g) ) festgestellt werden. Eine weitere Gemeinsamkeit war die Erscheinung, daß bei fortschreitender Zeit die Intensität des Stickstoffs bei einer bestimmten Temperatur abnimmt und dann konstant bleibt. Die Messung wurde in dem konstanten Bereich durchgeführt. Die Ergebnisse sind folgende: AIN ..... $\Delta$ H = 62 $\pm$ kcal/mol bei 1615 $^\circ$ K // EuN ..... $\Delta$ H = 31,1 $\pm$ 0,25 kcal/mol bei 1070 $^\circ$ K // BN ..... $\Delta$ H = 58,5 $\pm$ 0,5 kcal/mol bei 1600 $^\circ$ K // Die Verdampfungstemperatur wurde für AIN auf 1770° K erhöht. Nach längerer Verdampfungszeit bei abnehmendem Stickstoffmolenbruch bis zu AIN$_{0,5}$ konnte das Metall Al in der Gasphase nachgewiesen werden. Die Gitterkonstante hat sich dabei verändert. Für die Untersuchung des EuN bei erhöhter Temperatur (1160° K) konnte das gleiche Verdampfungsverhalten beobachtet werden. Mit der zunehmenden Stickstoffverarmung der Probe wurde ebenfalls das Spektrum des Metalls ( Eu-Isotope $^{151}$Eu und $^{153}$Eu ) in der Gasphase aufgenommen. Die Isotopenverteilung konnte dabei zu $^{151}$. . . . . . . . . . 47,8 % // $^{153}$. . . . . . . . . . 52,2 %bestimmt werden. In der Probe wurde dabei neben EuN metallisches Eu festgestellt. Bei der Verdampfung der BN-Probe bei der Temperatur von 1770° K ist nur eine sehr schwache Intensität des Bors in der Gasphase festzustellen. Der Druck der Gasphase bei dieser Größenordnung ist vernachlässigbar. Obwohl bei BN eine inkongruente Verdampfung erfolgte, blieb die Struktur erhalten, die Gitterkonstante unverändert und es war kein freies Bor zu finden, so daß man annehmen kann, daß das freigesetzte Bor amorph im Bodenkörper zurückbleibt.

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